Адсорбция на пористых адсорбентах 1. В зависимости от дисперсности пористые тела, согласно классификации российского ученого М.М. Дубинина, делят на три класса: 1) макропористые тела с радиусом пор более 100 нм 2) мезопористые тела с радиусом пор 1,5–100 нм 3) микропористые тела с радиусом пор 0,5–1,5 нм 2. Капиллярная конденсация — это конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел, а также в узких промежутках между частицами или телами. Адсорбция – процесс самопроизвольного изменения концентрации компонентов гетерогенной системы между поверхностным слоем и объемными фазами. При увеличении концентрации вещества в поверхностном слое по сравнению с объемной фазой наблюдается положительная адсорбция, при уменьшении концентрации – отрицательная адсорбция. 3. Теория Поляни 4. Теория Дубинина 42. Применительно к каким адсорбентам адсорбция описывается теорией капиллярной конденсации? Физическая адсорбция на мезопористых адсорбентах происходит в основном по механизму капиллярной конденсации. 43. Как рассчитываются кривые распределения пор по размерам из данных капиллярной конденсации и каково их назначение? Изотермы капиллярной конденсации можно использовать для расчета функций распределения пор по радиусам. Для этого используют десорбционную ветвь изотермы адсорбции. Зная Vп и соответствующие значения rп, строят интегральную кривую распределения (А). Чтобы избежать случайных погрешностей, интегральную кривую сглаживают и после этого с помощью графического дифференцирования строят дифференциальную кривую распределения. 44. Каковы особенности характеристической кривой адсорбента? Что означает аффинность характеристических кривых? Характеристическая кривая не зависит от температуры и индивидуальна для каждого вида адсорбента и сходных адсорбатов. Коэффициентом аффинности называется количественная характеристика подобия в процессах адсорбции, она может быть найдена через отношение мольных объемов веществ в жидком состоянии. Зная , можно по характеристической кривой одного вещества построить характеристическую кривую другого, а затем перейти к соответствующей изотерме адсорбции. 45. Каковы особенности адсорбции на микропористых адсорбентах и какая теория используется для описания адсорбции на этих сорбентах? Особенность адсорбции на микропористых телах проявляется в их избирательном действии. Это происходит благодаря тому, что большинство адсорбированных молекул взаимодействует непосредственно с поверхностью. Для описания процессов адсорбции на микропористых адсорбентов используется теория объемного заполнения микропор (ТОЗМ). Теория объёмного заполнения микропор предполагает не послойную адсорбцию на стенках пор, а объёмное заполнение. где E - характеристическая энергия адсорбции; n безразмерный параметр энергетического распределения; Vп – объем пористого пространства адсорбента. 46. Как определить общий объем пор у микропористого адсорбента? Объем пористого пространства можно найти обработкой экспериментальных изотерм адсорбции на пористых адсорбентах в линейных координатах изотермы ТОЗМ 47. Чем отличается адсорбция из растворов от адсорбции газов и паров? Какие уравнения используют для описания изотермы обменной молекулярной адсорбции из растворов? В растворе имеется по крайней мере два компонента, образующих на поверхности плотный слои. Вследствие этого компоненты раствора в этом слое при изменении концентрации вытесняют друг друга, что является характерно особенностью адсорбции из растворов. 48. Какие уравнения описывают зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ от их концентрации? При каких условиях они применимы? Зависимость поверхностного натяжения жидкости от концентрации ПАВ эмпирическим путем установил Б. А. Шишковский: = 0 – А.RT ln (1 + Кс) А.– константа, определяемая удельной поверхностью адсорбента и площадью, занимаемой полярной группой молекулы адсорбата на границе раздела фаз; К – константа равновесия адсорбции ПАВ, характеризующая процесс адсорбции индивидуального гомолога 49. Какие факторы влияют на агрегатное состояние адсорбционных слоев молекул ПАВ? На агрегатное состояние адсорбционных слоев влияет концентрация ПАВ Спав мала - псевдогазовые пленки Спав средняя - крупные конденсированные кластеры «острова» - псевдожидкие пленки. Спав велика (Г.) - «молекулярный частокол Ленгмюра» из вертикально расположенных молекул. 50. Какие уравнения состояния используют для газообразных адсорбционных пленок? Как в них учитываются собственные размеры молекул и взаимодействие между ними? πsМ = RT π (sМ − β ) = RT так как 1/ A = sМ, а 1/ A∞ = β — площадь, непосредственно занимаемая 1 моль вещества, предполагается отсутствие взаимодействия молекул адсорбированного слоя на поверхности. Причины капиллярно конденсационного гистерезиса при адсорбции на микропористых адсорбентах Появление петли гистерезиса объясняется наличием цилиндрических пор, открытых с двух сторон. Процесс конденсации в таких порах начинается на стенках цилиндра, имеющего кривизну в два раза меньше, чем у сферы того же радиуса. Поэтому заполнение поры происходит при большем давлении пара. Почему конденсация в мезопорах происходит при более низком давлении чем на плоской поверхности С увеличением давления пара конденсация происходит и в более крупных порах, радиус сферического мениска жидкости (r) в которых находится в соответствии с уравнением капиллярной конденсации Томсона (Кельвина):
